JP2009541347A - 固体トリフェニルボロン−ピリジンの製造方法 - Google Patents

Abstract

激しく撹拌された反応領域中に（ｉ）ピリジンの流および（ｉｉ）トリフェニルボロンの水酸化ナトリウム付加物（ＴＰＢＡ）の溶液を含んでなる流を別個に供給し、それにより組み合わせ供給流中のＴＰＢＡの合計濃度を１重量％〜６重量％の範囲にし、そして生成物流を該反応領域から同時に除去しそしてトリフェニルボロン−ピリジン（ＴＰＢＰ）粒子を回収することによりトリフェニルボロン−ピリジン（ＴＰＢＰ）球形粒子を製造する方法。

Description

発明の分野
本発明は、トリフェニルボロン−アミン化合物の製造方法、そして、より特に、ピリジンおよびトリフェニルボロン−水酸化ナトリウム付加物の間の調節された沈澱反応による固体トリフェニルボロン−ピリジンの製造方法に関する。

背景
トリフェニルボロン−アミン化合物および、特に、トリフェニルボロン−ピリジン（ＴＰＢＰ）は有効な殺生物剤および海洋防汚剤として知られており、従って商業的に重要な化合物である。例えば、特許文献１は海洋汚染からの良好な保護を与えるトリフェニルボランアミン複合体を含んでなる防汚組成物を記載している。

ＴＰＢＰを製造するための１つの方法は、特許文献２（Ｙｏｓｈｉｔｏｍｉ Ｐｈａｒｍ Ｉｎｄ ＫＫ）に示されているような水溶液中での水性トリフェニルボロン−ＮａＯＨ付加物（ＮａФ_３ＢＯＨもしくはＴＰＢＡ）またはトリフェニルボロン−ＫＯＨ付加物とピリジンとの反応による。固体ＴＰＢＰ粒子は３０分間から２日間まででありうる反応の進行につれて沈澱する。

米国特許第３，２１１，６７９号明細書 特開平０８−３１１０７４号公報

しかしながら、上記方法により製造される粒子はしばしば固体−液体分離および乾燥方法を用いる固体粒子の回収が困難でありうる程度までの不規則的な形状および望ましくない粒子寸法分布を有する。それ故、約２０ミクロンより大きい平均直径および利用可能な固体−液体分離および乾燥方法を用いてさらに効率的に回収できるガウス粒子寸法分布を有する一般的に丸い、すなわち球形状の固体ＴＰＢＰ粒子を製造する方法があることが望ましい。

本発明は、商業的規模で実行できるそのような方法を提供する。

発明の要旨
本発明は、
（１）懸濁液を撹拌する手段を装備した反応領域中で固体トリフェニルボロン−ピリジン（ＴＰＢＰ）粒子の水性母液中懸濁液を製造し、
（２）反応領域中に（ｉ）ピリジンの流および（ｉｉ）トリフェニルボロンの水酸化ナトリウム付加物（ＴＰＢＡ）の溶液を含んでなる流を別個に供給し、それにより組み合わせ供給流中のＴＰＢＡの合計濃度を１重量％〜６重量％の範囲にし、そして
（３）生成物流を該反応領域からある速度で同時に除去し、それにより反応領域中の該懸濁液の元の容量を実質的に一定のままにし、そして懸濁液中の固体ＴＰＢＰの濃度を８重量％より低い値に保つ
ことを含んでなる、一般的に球形の固体粒子を含んでなるトリフェニルボロン−ピリジン（ＴＰＢＰ）を製造するための改良された方法である。

本発明の好ましい態様では、組み合わせ供給流中のＴＰＢＡの合計濃度は３．７重量％〜５重量％の範囲内にあり、そして反応領域中の懸濁液の温度は約２０℃〜約６０℃の範囲内にあり、３５℃〜４５℃が連続操作用に好ましい温度範囲である。

図面の簡単な記述
図１は本発明に従い製造されそして実施例５に記載されているような一般的に球形のＴＰＢＰ粒子の顕微鏡写真である。
図２は実施例７に記載されているようにして製造された一般的に針状の不規則的な形状のＴＰＢＰ粒子の顕微鏡写真である。

発明の詳細な記述
本発明の方法を実施するためには、ピリジン−含有流およびトリフェニルボランの水酸化ナトリウム付加物の溶液（「ＴＰＢＡ溶液」）の流を、予め製造された固体ＴＰＢＰ粒子の水性母液中懸濁液を含有する反応領域、すなわち、反応器、晶析器、または他の適当な容器の中に別個に計量添加することによるようにして供給する。用語「母液」は、ここでは、反応器または晶析器中の水相を記述するために使用され、それは水中に溶解させた塩化ナトリウムおよび苛性（ＮａＯＨ）を含む。

反応領域には懸濁液をこの方法の操作中に激しく撹拌するための撹拌機が装備される。ここで使用される用語「激しく撹拌する」は、当該技術分野で既知でありそして反応物流が反応器に導入される際にそれらの均一でかつ一般的に迅速な混合を確実にするように設計されている反応器中での懸濁液の良く撹拌されたそして連続的な混合を意味することが意図される。この方法の連続操作中に、生成物流は同時に懸濁液から除去され、そしてピリジン−含有流、ＴＰＢＡ溶液流および生成物流の供給速度すなわち流速を調節して反応領域中の懸濁液の容量を予め決められた一般的に一定の値に保つ。反応領域中で保たれる懸濁液の予め決められた量に関しては何ら厳密でない。反応器の寸法および撹拌機能力に対応する反応領域中の懸濁液のちょうどよい容量の維持が満足のいく結果を生ずるであろう。

ＴＰＢＡ溶液がピリジンと反応して固体ＴＰＢＰ粒子を製造し、すなわち、１モルのピリジンが１モルのＴＰＢＡと反応して１モルのＴＰＢＰおよび１モルのＮａＯＨを製造する。

約２０ミクロンより大きい平均直径およびガウス粒子寸法分布を有する一般的に球の形状のＴＰＢＰ粒子が連続方式で一定に製造できることが本発明により今回見出された。ＴＰＢＰ粒子はフィルターケーキとして回収され、そして回収段階におけるフィルターケーキは、組み合わされたＴＰＢＡ溶液流およびピリジン流のＴＰＢＡ含有量が約１重量％〜約６重量％の特定された範囲内に保たれている時には、濾過、洗浄、および乾燥に関して改良された性質を示す。操作の容易さに関する最良の結果のためには、組み合わされたＴＰＢＡ溶液流およびピリジン流のＴＰＢＡ濃度は好ましくは３．７重量％〜約５重量％の範囲内でなければならない。

ピリジン−含有流およびＴＰＢＡ溶液流の導入並びに生成物流の除去は好ましくは最良の結果のためには連続方式で行うべきであるが、この方法を間欠方式で行うこともできる。ピリジン−含有流は未希釈ピリジンであることもできまたは水性母液または水で希釈することもできる。固体ＴＰＢＰは生成物流から濾過によりまたは他の簡便な固体−液体分離技術により回収することができる。代表的な装置は回転真空フィルターおよび遠心機を包含する。

温度は製造されるＴＰＢＰ粒子の特徴に影響しうる。より高い温度は一般的により大き
い粒子になる傾向があるが、６０℃より高い温度は生成物の形態学における望ましくない変化を引き起こすことが観察された。この方法の実施における最良の結果のためには、反応領域内の温度、すなわち反応領域内の懸濁液の温度は、約２０℃〜約６０℃の範囲内でなければならない。好ましい操作温度は３５℃〜４５℃の範囲内である。

ＴＰＢＡ溶液中のＮａＯＨの濃度は広範囲に変動しうるが、ＮａＯＨ濃度が（ＴＰＢＡ溶液だけを基準として）約１．９重量％〜２．３重量％の範囲内にある時に最良の結果が観察された。ＴＰＢＡ溶液は他の成分、例えば塩化ナトリウムを（ＴＰＢＡ溶液だけを基準として）溶液の約４．１重量％〜５．０重量％の範囲内の濃度で含有しうる。

この方法を始めるためには、ピリジンおよびＴＰＢＡ溶液の間の初期バッチ−方式沈殿反応により固体ＴＰＢＰ粒子の懸濁液を反応容器中で製造する。この方法の前の操作から継続された懸濁液が好ましい。

この方法を行うための反応器は適当な撹拌機または他の混合装置を備えた晶析器でありうる。反応容器の寸法は約１０分間より長い滞在時間（合計容量供給速度により割り算された容器の容量として定義される）を与えるように選択される。撹拌は撹拌機によりもしくは循環ループによりまたは両方の手段により行うことができる。反応容器、例えば晶析器、には典型的には通風管および／または容器の周囲に配置された内部そらせ板が装備されるであろう。

全ての実施例は、含有された流体の１．０の高さ対直径比を有する１リットル円筒状容器内で行われた。容器は隔離部分を有する４つのそらせ板を有しており、そして６枚刃タービン撹拌機が装備された。撹拌機は６枚の一般的に平らな刃を有するラッシュトン（Ｒｕｓｈｔｏｎ）タービンであり、タービン部分は直径２インチでありそして３００ｒｐｍで回転した。タービン刃と同じ高さに置かれた２つの供給点があり、そして生成物は容器の上部から溢流により除去された。

バッチ実験では、ＴＰＢＡ溶液が容器に加えられ、次にピリジンがある期間にわたり連続的に加えられた。連続実験では、撹拌機刃をちょうど沈ませるのに充分な水を容器に加え、次に両方の反応物を容器に同時に供給した。全ての場合、１モルのピリジンが１モルのＴＰＢＡに加えられた。

生成物流は、生成物の品質を評価するための以下の方法で同定されたＴＰＢＰ粒子のスラリー、すなわち、懸濁液を含んでなっていた：
−粒子寸法および形状を観察するための顕微鏡写真、
−粒子寸法を測定するための粒子寸法分析、
−濾過後に回収されたケーキ中の水の量を測定するためのケーキ水分、並びに
−濾過の容易さを測定するためのフィルターケーキ抵抗。

フィルターケーキ抵抗は、３種の容量（５０、７５、および１００ｍＬ）のスラリーをブフナーフィルター漏斗を通して濾過しそして回収された濾液の容量（Ｖ）および濾過時間（ｔ）を各実験に関して測定することにより、判定された。次に各実験に関してｔ／ＶをＶに対してプロットした。このプロットの傾斜は式
α（ｍ／ｋｇ）＝２Ａ^２（ΔＰ）（傾斜）／μｗ
［式中、Ａ−フィルター面積（ｍ^２）
ΔＰ＝ケーキおよびフィルター媒体を越える圧力低下（Ｐａ）
μ＝液体粘度（Ｐａ ｓｅｃ）
ｗ＝ケーキ固体対濾液容量の比（ｋｇ／ｍ^３）］
によりフィルターケーキ抵抗と関係している。

ケーキ水分は、湿ったフィルターケーキを重量測定して水および固体の重量を得、引き続き真空オーブン中で乾燥しそして再び重量測定して乾燥固体の重量を得ることにより、判定された。ケーキ水分は以下の通りにして計算された：
ケーキ水分＝（湿ったケーキの重量−乾燥固体の重量）／乾燥固体の重量。

実施例１−７．５重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる急速バッチ沈澱
この実験では、７．５重量％ＴＰＢＡ溶液を反応容器中に入れ、そして未希釈ピリジンを撹拌されている容器中に室温において急速注入した。内容物を３０分間にわたり温浸させてスラリーを製造し、そして次にスラリーを同定した。生じたスラリーは泡立ったクリームのコンシステンシーを有し、そして沈降を示さなかった。平均粒子寸法は７ミクロンであり、そして粒子は微細針形状であった。濾過は極端に遅く、２．３×１０^１１ｍ／ｋｇのフィルターケーキ抵抗であった。

実施例２−７．５重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる緩慢バッチ沈澱
未希釈ピリジンを１時間の期間にわたり緩慢に加えたこと以外は、この実施例は実施例１と同一であった。スラリーはミルクのコンシステンシーを有していた。平均粒子寸法は２９ミクロンであり、そして粒子は針形状であった。濾過速度は遅く、２．５×１０^１０ｍ／ｋｇのフィルターケーキ抵抗であった。ケーキ水分は１グラムの乾燥固体当たり２．５５グラムの水であった。

実施例３−３．７重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる緩慢バッチ沈澱
３．７重量％ＴＰＢＡ溶液を使用したこと以外は、この実施例は実施例２と同じであった。平均粒子寸法は１５ミクロンであり、そして粒子は針形状であった。濾過速度は遅く、１．８×１０^１０ｍ／ｋｇのフィルターケーキ抵抗であった。ケーキ水分は１グラムの乾燥固体当たり２．５８グラムの水であった。

実施例４−７．５重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる４０℃における緩慢バッチ沈澱
反応容器中の懸濁液の温度を室温の代わりに４０℃の範囲内に保ったこと以外は、この実施例は実施例３と同一であった。生じたＴＰＢＰの平均粒子寸法は３０ミクロンであり、そして結晶はあまり針状でなくそしてより粒状であった。濾過速度は顕著に増加し、６．２×１０^９ｍ／ｋｇのフィルターケーキ抵抗であった。ケーキ水分は１グラムの乾燥固体当たり２．７４グラムの水であった。

実施例５−３．７重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる４０℃における連続沈澱
この実施例では、３．７重量％ＴＰＢＡ溶液および未希釈ピリジン流を供給流として使用した。ＴＰＢＡ溶液を反応容器に、化学量論的量のピリジンと同時に、連続的に供給した。反応物流は撹拌刃の反対側に供給された。反応容器中の懸濁液の温度は４０℃に調節された。生成物流を反応容器から連続的に除去した。反応容器中の滞在時間は（生成物流除去の流速に基づき）１時間であった。得られたＴＰＢＰ粒子は一般的には、前の実施例におけるバッチ沈澱から得られた針形状および粒子よりむしろ丸いすなわち微球の形状であった。図１はこの実施例に従う回収されたＴＰＢＰ粒子の顕微鏡写真である。粒子の平均粒子寸法は６４ミクロンであった。フィルターケーキ抵抗は３．９×１０^８ｍ／ｋｇであり、すなわち、最良のバッチ実験で観察されたフィルターケーキ抵抗より一桁低かった。ケーキ水分は１グラムの乾燥固体当たり０．１８グラムの水であり、それはバッチ実験と比べて水分濃度の約１／１２である。

実施例６−７．５重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる４０℃における連続沈澱
７．５重量％ＴＰＢＡ溶液を３．７重量％ＴＰＢＡ溶液の代わりに使用したこと以外は、この実施例は実施例５と同一であった。この実施例で得られた粒子は前のバッチ実験で得られたものと非常に似ている針形状であり、平均粒子寸法は６ミクロンであった。回収された物質は非常に緩慢に濾過され、そしてフィルターケーキ抵抗は実施例５のものより１００倍高い５．２×１０^１０ｍ／ｋｇであった。ケーキ水分は１グラムの乾燥固体当たり１．２５グラムの水であり、それは実施例５のものよりはるかに高かった。

実施例７−７．５重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる４５℃における連続沈澱
懸濁液の温度が４５℃に調節されたこと以外は、この実施例に関する実験条件は実施例６のものと同一であった。この実施例で得られたＴＰＢＰ粒子は前のバッチ実験で得られたものと非常に似ている微細な針形状であった。図２はこの実施例で回収された粒子の顕微鏡写真である。平均粒子寸法は１８ミクロンであり、５．５ミクロンの中位数であった（二モード粒子寸法分布）。

実施例８−５．９重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる４０℃における連続沈澱
５．９％ＴＰＢＡ溶液を３．７重量％ＴＰＢＡ溶液の代わりに使用したこと以外は、この実施例は実施例５と同一であった。この実施例で得られた粒子は一般的には丸い粒子、すなわち微球、および小粒子の混合物であった。平均粒子寸法は７７ミクロンであった。スラリーは急速に濾過され、そしてフィルターケーキ抵抗は７．５×１０^８ｍ／ｋｇであった。ケーキ水分は１グラムの乾燥固体当たり０．１４グラムの水であった。

実施例９−５．０重量％ＴＰＢＡ溶液を用いる４０℃における連続沈澱
５．０重量％ＴＰＢＡ溶液を３．７重量％ＴＰＢＡ溶液の代わりに使用したこと以外は、この実施例は実施例５と同一であった。この実験で得られた粒子は一般的には丸くすなわち微球であった。平均粒子寸法は３５ミクロンであった。スラリーは急速に濾過され、そしてフィルターケーキ抵抗は５．６×１０^８ｍ／ｋｇであった。ケーキ水分は１グラムの乾燥固体当たり０．２２グラムの水であった。

図１は本発明に従い製造されそして実施例５に記載されているような一般的に球形のＴＰＢＰ粒子の顕微鏡写真である。 図２は実施例７に記載されているようにして製造された一般的に針状の不規則的な形状のＴＰＢＰ粒子の顕微鏡写真である。

Claims (4)

1. （１）激しく撹拌された反応領域中で固体トリフェニルボロン−ピリジン（ＴＰＢＰ）粒子の水性母液中懸濁液を製造し、
   （２）該激しく撹拌された反応領域中に（ｉ）ピリジンの流および（ｉｉ）トリフェニルボロンの水酸化ナトリウム付加物（ＴＰＢＡ）の溶液を含んでなる流を別個に供給し、それにより組み合わせ供給流中のＴＰＢＡの合計濃度を１重量％〜６重量％の範囲にし、そして
   （３）生成物流を該反応領域からある速度で同時に除去し、それにより反応領域中の該懸濁液の元の容量を実質的に一定のままにし、そして懸濁液中の固体ＴＰＢＰの濃度を８重量％より低い値に保つ
   ことを含んでなる、一般的に球形の固体粒子を含んでなるトリフェニルボロン−ピリジン（ＴＰＢＰ）を製造する方法。
2. 組み合わせ供給流中のＴＰＢＡの合計濃度が３．７重量％〜５重量％の範囲内にある請求項１の方法。
3. 反応領域中の固体ＴＰＢＰ粒子の水性母液中懸濁液の温度を２０℃〜６０℃の範囲内に保つ請求項１または請求項２の方法。
4. 温度を３５℃〜４５℃の範囲内に保つ請求項３の方法。

Images